PXI射頻分析儀在航空無線電領域的應用

使用的NI 產(chǎn)品：PXI-5660 
  
挑戰(zhàn)：航空通訊和導航系統(tǒng)信號頻域?qū)?，調(diào)制方式多樣，測量參數(shù)復雜，利用現(xiàn)有的測量儀器難以包羅更多的應用領域。 
 
解決方案：應用虛擬儀器和軟件無線電技術，使用通用化的射頻硬件模塊進行數(shù)據(jù)采集，依托PXI總線的高速數(shù)據(jù)吞吐能力，對射頻基帶信號進行軟件數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)各種調(diào)制方式的解調(diào)，和任意參數(shù)的測量。 
 
介紹 

軟件無線電 

     軟件無線電（Software Defined Radio,簡稱 SDR），就是采用數(shù)字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現(xiàn)無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等等。即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來完成。 

     其核心思想是在盡可能靠近天線的地方使用寬帶的"數(shù)字/模擬"轉(zhuǎn)換器，盡早地完成信號的數(shù)字化，從而使得無線電臺的功能盡可能地用軟件來定義和實現(xiàn)。總之，軟件無線電是一種基于數(shù)字信號處理(DSP)芯片，以軟件為核心的嶄新的無線通信體系結構。 
 
NI PXI-5660 射頻信號分析儀  

    NI  PXI-5660 射頻信號分析儀是虛擬儀器和軟件無線電技術的綜合體現(xiàn)。如圖 1 所示，PXI-5660 射頻分析儀式由 PXI-5600 射頻信號下變頻器和 PXI-5620數(shù)字化儀組合而成。下變頻器和數(shù)字化儀為通用的硬件，可以對 9kHz 至 2.7GHz的各種 RF 信號進行測量。  

    如圖 2 所示，射頻信號接入下變頻器轉(zhuǎn)換為 5M-15MHz 的中頻信號后輸出至數(shù)字化儀，數(shù)字信號經(jīng) PXI 總線傳入計算機，之后的信號解算和射頻參數(shù)分析全部轉(zhuǎn)為數(shù)字信號處理范疇的工作，即由軟件完成。NI 提供模塊化軟件工具包，用戶可以方便的完成從底層到高層的軟件開發(fā)工作。如圖 3 所示。 

應用實例：導航系統(tǒng)信號測量  

     航空近程無線電導航系統(tǒng)由機載設備和地面臺組成極坐標式導航系統(tǒng)。系統(tǒng)工作于 L 波段（962M-1213MHz）。地面臺發(fā)射的導航信號為超高頻載波被 15Hz和 135Hz 正弦合成信號進行幅度調(diào)制，再進行脈沖調(diào)制而成。方位信息即為 15Hz和 135Hz 信號與基準脈沖的相位差。  

  對于此導航信號的測量，在信號采集階段，首先以載波頻率設定下變頻器的中心頻率等參數(shù)，再進行中頻數(shù)字化；信號分析階段首先要提取信號包絡，然后在時域進行相位計算。如圖 4，圖 5 所示。 

 

結束語   

  航空無線電領域占用頻段十分寬闊（10KHz-9400MHz），信號調(diào)制方式多樣。目前普遍的做法是不同的系統(tǒng)用不同的測試設備，彼此間較少通用。而應用軟件無線電的概念，用通用化的硬件和開放的軟件環(huán)境，可以為研究開發(fā)提供通用無線平臺，降低開發(fā)成本和周期；降低投資風險，提高經(jīng)濟效益；為最終用戶提供了一個通用的終端設備平臺。